高溫高壓視窗反應釜內反應可視化

高溫可視反應釜在攪拌反應器和壓力容器中安裝視窗，可以用于觀察、透光等用途。通常成對安裝，一個窗口透光，另一個窗口用于觀察。這些窗口的標準材料是石英，對小直徑視窗也能用藍寶石材質。針對特定的傳輸要求，還可使用其他窗口材料。它們可以以多種不同的方式安裝。

螺紋旋入式圓形視窗

一般視窗是螺紋旋入式，視窗直徑為 1/2 英寸，容器內壁要足夠厚，以便與螺紋嚙合。聚四氟乙烯墊片和 O 形圈密封決定工作溫度在 225 或 275 ℃；壓力范圍為 2000 至 5000 psi，具體取決于窗口材料及其厚度。這種設計的有一定的局限性，窗口內面與容器內壁之間存在一個長約 1-1/4 英寸的死角。

螺紋旋入式視窗

整體式視窗

我們已經開發出將視窗安裝在容器壁上的設計，使視窗的內表面非常靠近容器的內壁。這樣就消除了固定窗的巨大死角。這種視窗有以下兩種款式。

高壓用帶視窗的容器即使在高壓下也能進行內部觀察，此外，還可用于光譜測量、紫外線照射、顯微鏡觀察等方面，操作簡單，安全性也好。

標準圓形視窗的觀察區域直徑為 0.5 英寸或 1.0 英寸。圓形視窗有多種材料可供選擇，包括較高要求的藍寶石。這種窗口通常用于視覺、攝影或光學傳感器觀測。

橢圓形觀察窗的標準尺寸：長 3.50 英寸、寬 0.62 英寸的，可安裝在 100 毫升或更大的容器上。這些窗口通常用于觀察氣相和液相，以及觀察容器中的液面。可在較大的容器上堆疊多個窗口。

圓形和長方形的窗戶都可以根據要求提供更大的尺寸。所有裝有視窗的反應釜和壓力容器都需要定制加熱器和支架。視窗容器一般使用的加熱器是柔性加熱套和循環夾套。視窗用O形環密封在這些容器中。因此，根據所選擇的O環材料，裝有窗戶的容器的工作溫度限制在225或275℃。

提高視鏡工作壓力的方法

1減小安裝應力

傳統的容器視鏡通過緊固螺栓螺母來壓緊視鏡玻璃，從而達到密封效果。在容器視鏡實際使用時，螺栓預緊通常使用的是普通扳手。螺栓的預緊力無法控制，各螺栓的預緊力不一致，造成視鏡玻璃邊緣部位應力集中，從而降低了容器視鏡的工作壓力。甚至有時緊固螺栓時，預緊力過大就會壓裂視鏡玻璃。在視鏡安裝過程中使用力矩扳手，擰緊螺栓前預設力矩值，并按先后順序，對稱、均勻地輪流擰緊。可以顯著減少安裝應力對容器視鏡的影響，提高容器視鏡的工作壓力。

2環緣視鏡玻璃

如圖3所示，環緣視鏡玻璃與墊片接觸處厚度大于視鏡玻璃中心的厚度，并且厚度變化處進行了圓滑過渡處理。這樣的結構降低了視鏡玻璃邊緣的剪切應力和拉伸應力，從而顯著提高了容器視鏡的工作壓力和壽命。

圖3 環緣視鏡玻璃

3燒結視鏡玻璃

燒結視鏡玻璃是在燒結爐中將金屬基座內的玻璃熔化，在特定的燒結溫度下玻璃與相接觸的金屬相融合，冷卻后形成牢固堅硬的混合凝聚過渡層，從而實現了玻璃與金屬的燒結性接合。因為玻璃和金屬具有不同的熱膨脹系數，熔融的玻璃在冷卻過程中與金屬基座相互擠壓，在過渡層內部形成均勻的內應力，從而提高了過渡層的結合強度。燒結時玻璃本身受熱后形成鋼化玻璃，達到封接溫度后玻璃先從表面開始冷卻、固化，產生向內壓力，逐步向中心遞減這種保護性壓應力，使玻璃的抗張強度提高了3~4倍，抗壓強度提高了1倍。

常見的燒結視鏡結構如圖4所示。由于燒結視鏡玻璃的金屬外環與壓環、底座接觸，解決了視鏡玻璃安裝應力的問題，且減少了玻璃的受壓面積，從而提高了視鏡的使用壓力。目前，市場上有燒結視鏡以耐壓10MPa。

圖4燒結視鏡結構示意圖

高溫可視反應釜參數